Entrainment-basert mekanisk ventilasjon

BAKGRUNN OG BETYDNING

Alle tilgjengelige mekaniske ventilasjonsmoduser forutsetter at pasient-ventilator-interaksjon nødvendigvis er et "mester-slave" eller kontroller-følger-forhold. Ved kontrollert mekanisk ventilasjon tar respiratoren kontroll over ventilasjonsrytmen uavhengig av om pasienten puster eller ikke. I pasientutløste mekaniske ventilasjonsmoduser som assistanse/kontroll, trykkstøtteventilasjon, proporsjonal assisterende ventilasjon, nøytraljustert ventilatorstøtte), i stedet for at respiratoren dikterer ventilasjonsrytmen (ventilatorbasert ventilasjon), lar pasientutløsningen pasienten starte pusten med respiratoren som reagerer på pasientens behov (pasientbasert ventilasjon) med pålegg om ulike støtte.

Entrainment-basert mekanisk ventilasjon (EMV) er en ny modus for mekanisk ventilasjon basert på den klassiske fysikkteorien om gjensidig medriving mellom koblede oscillatorer. Den utnytter pasientens kraftige medfødte kapasitet til å trekke 1:1 til respiratorrytmen via Herring-Breuer-refleksen, forutsatt at respiratorrytmen er nær nok til den spontane pusterytmen. Denne evnen til luftveiene til å tilpasse seg endringer i medrivningsmekanismen via tilvenning og desensibilisering av Sild-Breuer-refleksen tillater et enda større dynamisk spekter av medriving.

Begrunnelse for undersøkelsen

Etterforskerne forventer at resultatene av studien vil bidra til å forbedre interaksjonen mellom pasienter med den mekaniske respiratoren og dermed minimere risikoen for mekanisk ventilasjon i fremtiden. Vi mener at de potensielle fordelene betydelig oppveier de potensielle risikoene.

METODER

Dette er en prospektiv studie designet for å evaluere evnen til entrainment-basert mekanisk ventilasjon til å gi synkron mekanisk ventilasjon til pasienter på SICU, MICU, CCU og hjerte- og nevrokirurgiske intensivavdelinger ved Brigham and Women's Hospital (BWH).

Studiedesign og prosedyrer:

Etter å ha innhentet informert samtykke vil en respiratorisk sanntidsdatamonitor plasseres mellom den kunstige luftveien og Y-delen av respiratorkretsen. Mekanisk ventilasjonsdata med konvensjonell trykkbegrenset assistanse/kontrollventilasjonsmodus vil da bli samlet inn i en 4-timers periode. Pasientene vil deretter gå over til trykkbegrenset medføringsbasert ventilasjon i en 4-timers periode. Baseline ventilasjonsovervåking vil bli utført enten umiddelbart før eller umiddelbart etter EMV hos samme pasient. Sekvensen for kontroll/baseline-fasen og den eksperimentelle fasen av studien vil bli randomisert.

I løpet av observasjonsstudieperioden vil de grunnleggende ventilatorinnstillingene forbli som foreskrevet under konvensjonell mekanisk ventilasjon. Enhver justering i grunnleggende respiratorinnstillinger vil være opp til det medisinske personalet som tar seg av pasienten. Gjennom hele observasjonsperioden vil en respirasjonsterapeut som er kjent med driften av entrainment-basert ventilasjon være ved pasientens seng og konstant observere pasientens interaksjon med respiratoren. I tillegg vil respiratoralarmer og -grenser settes på riktig måte for å forhindre at luftveistrykket øker mer enn 5 cmH2O over det innstilte nivået eller at respirasjonsfrekvensen eller tidevolum overskrider eller synker under pasientens gjennomsnittlige tidalvolum eller respirasjonsfrekvens med mer enn 25 %. Apné backup ventilasjon vil bli satt til å aktiveres etter en 20 sekunders apnéperiode.

Datainnsamling:

Demografiske data, vekt, høyde og tidligere og nåværende medisinsk historie vil bli registrert. Også sykehusinnleggelsesinformasjon, årsaker til mekanisk ventilasjon, modus for mekanisk ventilasjon og innstillinger, arteriell blodgass, kliniske laboratorieverdier (hematologi/kjemi) og hemodynamiske verdier vil bli registrert.

En respiratorisk sanntidsdatamonitor vil kontinuerlig samle mekanisk ventilasjonsdata, som vil bli lastet ned til en bærbar datamaskin for senere analyse.

Blodgassanalyse vil bli utført ved 2. time og ved slutten av baseline-ventilasjonsperioden, 2. time og ved slutten av den medføringsbaserte ventilasjonsperioden.

Oksygenmetning og blodtrykk vil bli registrert hvert 15. minutt (hvert 5. minutt den første timen) frem til ferdigstillelse.

EKG vil bli overvåket kontinuerlig og registrert hvert 15. minutt (hvert 5. minutt den første timen).

Hjertefrekvens, paradoksal pust, bruk av tilleggsmuskler, nasal fakling, vil bli kontinuerlig overvåket gjennom hele studien.

Sikkerhetskriterier:

Følgende kriterier vil bli brukt for å identifisere svikt i medføringsbasert ventilasjon:

RR > 35/min i > 5 min SpO2 < 88 % i 5 minutter og ikke korrigert ved suging eller hvis SpO2 < 80 % til enhver tid Puls vedvarende < 50/min eller > 120/min PH + 0,05 enheter fra baseline pH PCO2 + 10 mmHg fra baseline PCO2 Gjennomsnittlig arterielt trykk vedvarende + 20 mmHg fra baseline trykk Iskemiske endringer på EKG Ny oppstart av paradoksal pust, bruk av tilbehørsmuskler, nasal fakling, etc. Agitasjon (RASS > +1), diaforese, vedvarende angst til tross for trygghet og behov sedasjon.

Så snart noen av disse sikkerhetskriteriene er oppfylt, vil pasienten bli satt tilbake til baseline ventilasjonsmodus og nøye observert for retur til pre-intervensjon baseline. Enhver pasient som ikke går tilbake til en baseline før intervensjon innen 5 minutter etter retur til baseline ventilatorinnstillinger vil bli evaluert av studielegen for mulige bivirkninger eller alvorlige bivirkninger, og pasienten vil ikke bli gitt ytterligere EMV-behandling. Slike AE eller SAE vil bli ansett som ukjent relatert UADE eller USADE. DSMB vil gjennomgå dataene og eventuelle sikkerhetsproblemer sammen med etterforskeren og sponsoren hver gang en uønsket hendelse eller alvorlig uønsket hendelse inntreffer, uavhengig av om en slik hendelse er enhetsrelatert eller ikke. Hvis tre eller flere ikke-alvorlige uønskede hendelser inntreffer, eller hvis to alvorlige uønskede hendelser inntreffer, eller hvis noen dødsfall inntreffer, vil de tilsvarende hendelsene bli ansett som mulige utstyrsrelaterte, og studien vil bli satt på vent og DSMB vil gjennomgå alle tilgjengelige data på holdetiden. FDA og IRB vil gjennomgå og godkjenne alle endringer i protokollen som svar på en slik undersøkelse. Uforutsette problemer og uønskede hendelser som oppstår under gjennomføringen av studien, etter at studien er fullført, eller etter tilbaketrekking eller fullføring av forsøkspersonen, vil bli rapportert til IRB innen 5 virkedager/7 kalenderdager etter datoen etterforskeren først blir klar over problemet.

De første indikasjonene på eventuelle uønskede hendelser: som bronkospasme, atelektase, hypoksemi, barotraumer, lungeødem, forlenget mekanisk ventilasjon, økt ventilasjonsbehov, lungebetennelse, pneumothorax, akutt lungeskade, ARDS, organsvikt, MI eller død er unormale kardiorespiratoriske reaksjoner oppfyller ovennevnte sikkerhetskriterier vil bli rapportert til IRB og FDA i henhold til retningslinjene. Alvorlige uønskede hendelser vil bli definert som alle de tidligere uønskede hendelsene som fører til døden, eller er livstruende, eller fører til vedvarende eller betydelig funksjonshemming/inhabilitet, forlengelse av sykehusinnleggelse eller kirurgiske inngrep. Etterforskere vil overvåke alle forsøkspersoner for eventuelle uønskede hendelser eller alvorlige uønskede hendelser i 48 timer etter retur til grunnlinje mekanisk ventilasjon og vil spesifikt inkludere hver av hendelsene ovenfor eller andre uønskede hendelser eller alvorlige bivirkninger i saksrapportskjemaene.

Pasientovervåking:

Denne studien vil bli utført ved forsøkspersonens sengekant når forsøkspersonen er stabil. En standard respirator modifisert for å gi entrainment-basert ventilasjon vil bli brukt til studien. Alle ventilatoralarmer vil være aktive.

I løpet av studieperioden vil en respiratorterapeut og studiepersonell kontinuerlig overvåke pasienten for uønskede eller alvorlige bivirkninger. Hvis noen av hendelsene som er oppført i sikkerhetskriteriene ovenfor inntreffer, vil den medføringsbaserte ventilasjonen bli permanent avbrutt og emnet vil bli endret tilbake til baseline eller konvensjonell ventilasjon. Studien vil også bli stoppet hvis det oppstår SAE.

Protokollen krever blodgassanalyse ved 2. time og ved slutten av EMV-perioden. Derfor vil endringer i arteriell pH og PCO2-verdier fra baseline bli vurdert ved disse tidsintervallene for eventuelle brudd på sikkerhetskriteriene. Så snart det er funnet at endringer i disse blodgassvariablene bryter med de angitte sikkerhetskriteriene, vil pasienten umiddelbart bli returnert til respiratorinnstillingene før intervensjon og nøye observert for retur til grunnlinjen før intervensjon.

EKG vil bli overvåket kontinuerlig og registrert hvert 15. minutt (hvert 5. minutt den første timen). Gjennomsnittlig arterielt trykk vil bli registrert hvert 15. minutt (hvert 5. minutt den første timen).

Så snart eventuelle iskemiske endringer på EKG eller store endringer i gjennomsnittlig arterielt trykk (+ 20 mm Hg fra baseline) er oppdaget, vil pasienten umiddelbart bli returnert til respiratorinnstillingene før intervensjon og nøye observert for retur til pre-intervensjons baseline.

For alle andre sikkerhetskriterier nevnt ovenfor (med hensyn til puls, paradoksal pust, bruk av tilleggsmuskler, neseflamming, etc.), er tidsrammene tilsvarende de for RR. Spesifikt vil pasienten bli overvåket kontinuerlig og vil bli satt tilbake til baseline-modus for ventilasjon hvis noen av disse sikkerhetskriteriene brytes i > 5 minutter.

Sedasjonsbehandling vil bli utført i henhold til BWH ICU sedasjonsretningslinjer, med sedasjon rettet mot Ricker Agitation Sedation Scale.

Statistisk analyse

Vår studie er rettet mot å registrere minst 20 sekvensielt mekanisk ventilerte pasienter. Baseline demografiske og prosedyrevariabler vil bli analysert statistisk ved å plotte 95 % konfidensintervaller for hver variabel. Med 20 pasienter vil vi ha en 88 % sjanse for å se komplikasjoner (som de som er definert av sikkerhetskriteriene eller en assosiert bivirkning eller alvorlig bivirkning) som oppstår med en frekvens på 10 % eller mer. For gjennomførbarhetsevaluering vil det totale antallet av hver type asynkrone åndedrag/time under entrainment-basert ventilasjon beregnes i gjennomsnitt over den 4-timers eksperimentelle perioden og sammenlignes med de i 4-timers baseline-ventilasjonsperioden. Konfidensintervallene på 95 % for forskjellene for hver type asynkroni mellom entrainment-basert ventilasjon og baseline-ventilasjon vil bli gitt uten formell slutning av statistisk signifikans.

Analyse av synkronisering:

Følgende typer pasient-ventilatorasynkroni vil bli analysert hver time i løpet av 4-timers grunnlinjeperioden og 4-timers eksperimentell periode:

Triggerasynkroni - Antall pust/time initiert av pasientene som ikke klarer å trigge respiratoren til inspirasjon (identifisert av trykk-, strømnings- og eller CO2-ventilatorgrafikk.

Pustestartasynkroni - Antall pust/time der det initiale luftveistrykket faller under baseline-trykket i > 100 millisekunder før trykksetting av luftveien eller en konkav økning i luftveistrykket etter utløsning eller en initial trykkøkning som overstiger det innstilte trykknivået.

Pusteavslutning asynkron - Antall pust/time der luftveistrykket ved slutten av den målrettede pusten øker over det angitte nivået rett før utånding eller et andre pust utløses raskt (dobbelt utløsende) under første ekspirasjon eller for tidlig pustestopp med liten pust. tidevannsvolum.

Rytmeasynkroni - Antall pust/time der ventilasjon kontinuerlig pasientutløst (assistende modus) eller kontinuerlig respiratorinitiert (kontrollmodus) i mer enn 10 minutter.

Risikominimering

EMV-metoden er en utvidelse av den veletablerte assistanse/kontroll (A/C) ventilasjonsmodusen og har minimal risiko.